JP3771478B2 - Method and apparatus for treating incineration ash - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物等を焼却した際に生じる焼却灰(集じん飛灰等を含む)の処理方法、及び当該処理に特に好適な焼却灰の処理装置に関し、焼却灰に含まれる有害な有機塩素化合物を低減する技術として有用である。
【0002】
【従来の技術】
人体に有害な有機塩素化合物、例えば、PCDD(ポリ塩素化ジベンゾダイオキシン)、PCDF(ポリ塩素化ジベンゾフラン)等のような高毒性の芳香族系塩素化合物は、ごみ焼却の際の二次生成物として生成され、環境を汚染することが知られている(K.Olieetal,Chemosphere,6,455(1977)等)。そして、当該有機塩素化合物は、ごみ焼却処理施設に付設されている電気集塵器(EP)およびその他のばいじん除去装置から排出される焼却灰中に混入することも指摘されている。焼却灰にPCDDやPCDF等が含有されていると、その焼却灰を、例えば埋め立てに用いた場合、浸出水等を経て人体や動・植物に還流し、悪影響を及ぼす危険がある。
【0003】
このような焼却灰中の有機塩素化合物を低減する装置としては、例えば特開平3−275184号公報のような、スクリュー回転軸を有する横型の焼却灰加熱脱塩素化装置が知られている。図5は、このような従来の加熱脱塩素化処理装置の説明図である。この装置は、水平方向に長い装置本体51と、該装置本体51の軸方向に間隔をおいて設けられた焼却灰Aの投入口52および処理物の排出口53と、前記装置本体51内に設けられた回転軸56と、該回転軸56に固着された導入部スクリュー54、攪拌羽根57および排出部スクリュー55と、前記装置本体51の表面に配置されたバンドヒータ58とから主として構成されている。被処理物である焼却灰Aは、焼却灰投入口52から装置本体51に投入され、回転軸56の導入部スクリュー54の作用を受けて排出口53方向に移動し、この間に攪拌羽根57によって攪拌・混合されるとともにバンドヒータ58によって、300℃以上、例えば400℃に加熱され、該焼却灰Aに含まれる有機塩素化合物が分解する。有機塩素化合物が分解除去された処理物は排出口53から装置外に抜き出される。
【0004】
また、特開平6−312172号公報には、常時安定して高い脱塩素率を得ることができる焼却灰の処理方法および装置を提供すべく、ごみ焼却施設から回収した焼却灰を加熱装置内を移動させながら加熱して該焼却灰に含まれる有機塩素化合物を分解する焼却灰の処理方法において、前記焼却灰の移動方向とは逆向きの空気流を形成して加熱装置内をパージしながら焼却灰を300℃以上に加熱する方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報のような加熱装置を使用する場合、原料である焼却灰の予熱及び処理物の冷却等が必要となり、エネルギー的に不利となり設備全体が複雑化、大型化し易い。また、空気流下で処理物を冷却する際に、温度条件等を適切に制御しないと、分解生成物からダイオキシン類が再合成されるという問題がある。
【0006】
一方、特開2001−25735号公報には、400〜550℃で酸素存在下で灰中のダイオキシン類を分解する方法が開示されているが、このような高温で焼却灰を加熱処理する場合、上記公報のような処理装置や一般の回転型加熱炉では、処理物の炉壁への固着や攪拌の困難性が問題となり易く、メンテナンス面や処理効率の点で問題が生じ易い。即ち、一般的な集じん飛灰では塩化カルシウムの含有率が高く、更にカドミウム、鉛、亜鉛などを含有するため、飛灰の融点が加熱温度より低くなり、処理物の炉壁への固着などが生じ易くなる。
【0007】
そこで、本発明の目的は、エネルギー的に有利で省スペース化が可能で、しかもダイオキシン類の再合成が行われにくい焼却灰の処理方法を提供することにある。また、この処理方法に好適に使用でき、しかも処理物の炉壁への固着が生じにくく、処理物等の攪拌も良好に行える焼却灰の処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、加熱装置内で熱交換により焼却灰を予熱と処理物の冷却を行うことに着想し、その場合でも通常より高温で加熱処理を行うことにより処理物の冷却時におけるダイオキシン類の再合成が起こりにくいことを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
即ち、本発明の焼却灰の処理方法は、加熱装置内で焼却灰を移動させながら加熱してその焼却灰に含まれる有機塩素化合物を分解する焼却灰の処理方法において、伝熱材で仕切られた被処理物の往路と復路を備えており、内筒と外筒の間に前記被処理物の往路を備え、その内筒の内部に前記復路を備える横型回転加熱装置であり、その外筒と内筒とを異なる速度で回転させて、外筒内面に付着する処理物を内筒から立設する羽根で掻きとる加熱装置を用いて、その往路の前段側の領域で処理物との熱交換により焼却灰を予熱した後、その焼却灰を前記往路の後段側及び前記復路の前段側の何れかの領域で400〜500℃にて加熱し、次いでその処理物を前記復路の後段側の領域で焼却灰との熱交換により冷却することを特徴とする。
【0011】
また、前記復路の後段側から前記往路の前段側へと、空気もしくは不活性ガス又はそれらの混合ガスを流通させながら処理を行うことが好ましい。
【0012】
一方、本発明の焼却灰の処理装置は、一端に焼却灰の導入部を有し他端が閉鎖された回転軸線がほぼ水平な外筒と、前記他端の近傍に開口部を有し他の端部に処理物の排出部を有する前記外筒と略同一の回転軸線にて相対回転可能な内筒と、前記外筒の他端側の外周近傍に配置された加熱手段と、前記外筒と前記内筒とを異なる速度で回転可能な回転駆動手段とを備える焼却灰の処理装置であって、前記内筒は、その外周面から前記外筒の内周面近傍まで立設しつつ軸線方向に沿って延びる複数の仕切羽根と、その仕切羽根で区分された複数の軸線方向空間の軸線方向の連通を許容しつつ軸線方向に対して傾斜して前記開口部近傍まで配設される複数のガイド羽根とを有し、そのガイド羽根の傾斜方向を前記複数の軸線方向空間について略回転対称として前記回転駆動手段により導入した焼却灰を他端側へ移送可能とし、前記内筒の内部には、前記開口部から導入した処理物を前記排出部へと移送する移送手段を有する。
【0013】
上記において、前記移送手段は、前記内筒の内部空間を複数に仕切る仕切壁と、その仕切壁で区分された複数の内部空間の軸線方向の連通を許容しつつ軸線方向に対して傾斜して配設される複数のガイド板とを有し、そのガイド板の傾斜方向を前記複数の内部空間について略回転対称として前記内筒の回転により前記開口部より導入した処理物を前記排出部側へ移送可能とすることが好ましい。
【0014】
[作用効果]
本発明の焼却灰の処理方法によると、伝熱材で仕切られた被処理物の往路と復路を備える加熱装置を用いて、その往路の前段側の領域で処理物との熱交換により焼却灰を予熱した後、その焼却灰を前記往路の後段側及び前記復路の前段側の何れかの領域で加熱処理し、次いでその処理物を前記復路の後段側の領域で焼却灰との熱交換により冷却するため、原料である焼却灰の予熱及び処理物の冷却等が殆ど不要となる。また、加熱処理を400〜500℃で行うため、実施例の結果が示すように、処理物が冷却時に徐冷されてもダイオキシン類の再合成が起こりにくくなる。その結果、エネルギー的に有利で省スペース化が可能で、しかもダイオキシン類の再合成が行われにくい焼却灰の処理方法を提供することができる。
【0015】
前記加熱装置が、内筒と外筒の間に前記被処理物の往路を備え、その内筒の内部に前記復路を備える横型回転加熱装置であり、その外筒と内筒とを異なる速度で回転させて、外筒内面に付着する処理物を内筒から立設する羽根で掻きとる場合、内筒内部の復路を移動する処理物の熱がその周囲の往路を移動する焼却灰に伝熱する際に熱損失が少なく、効率良く焼却灰の予熱と処理物の冷却を行うことができる。また、外筒内面に付着する処理物を内筒から立設する羽根で掻きとることにより、処理物の固着の問題を解消することができる。
【0016】
前記復路の後段側から前記往路の前段側へと、空気もしくは不活性ガス又はそれらの混合ガスを流通させながら処理を行う場合、発生する金属塩化物の微量成分が、高温状態の処理物と接触する機会が少なくなるため、その凝縮による融点降下を引き起こしにくくなり、処理物の装置壁面への固着が生じにくくなる。
【0017】
一方、本発明の焼却灰の処理装置によると、内筒の外周面から外筒の内周面近傍まで立設しつつ軸線方向に沿って延びる複数の仕切羽根と、その仕切羽根で区分された複数の軸線方向空間の軸線方向の連通を許容しつつ軸線方向に対して傾斜して前記開口部近傍まで配設される複数のガイド羽根とを有し、そのガイド羽根の傾斜方向を前記複数の軸線方向空間について略回転対称としてあるため、回転駆動手段により導入した焼却灰を攪拌・転動させながら他端側へ移送できる。そして、外筒の他端側の外周近傍には加熱手段が配置されているため、外筒の他端側やその近傍の内筒内部で、焼却灰に含まれる有機塩素化合物を分解処理することができる。更に内筒の内部には、前記開口部から導入した処理物を前記排出部へと移送する移送手段を有するため、排出部側へと移送される高温の処理物と原料焼却灰との熱交換を内筒を介して効率良く行うことができる。更に、外筒の内周面近傍まで立設する仕切羽根を表面に有する内筒が、外筒と相対回転可能であり、両者を異なる速度で回転可能な回転駆動手段を備えるため、処理物の付着が問題となり易い外筒の内周面から仕切羽根で固着物を好適に掻きとることができる。その結果、本発明の処理方法に好適に使用でき、しかも処理物の炉壁への固着が生じにくく、処理物等の攪拌も良好に行える焼却灰の処理装置を提供することができる。
【0018】
前記移送手段は、前記内筒の内部空間を複数に仕切る仕切壁と、その仕切壁で区分された複数の内部空間の軸線方向の連通を許容しつつ軸線方向に対して傾斜して配設される複数のガイド板とを有し、そのガイド板の傾斜方向を前記複数の内部空間について略回転対称として前記内筒の回転により前記開口部より導入した処理物を前記排出部側へ移送可能とする場合、仕切壁とガイド板により内筒を回転させるだけで、攪拌・転動させながら処理物の排出部側への移送が可能となる。従って、内筒の内部に別個に回転体やその駆動手段を別途設ける必要がなくなり、メンテナンス性や省スペース性等をより高めることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の処理装置の一例の概略構成図を示すものである。なお、図中の破線はガスの流れを示し、実線は焼却灰等の固体の流れを示している。
【0020】
本発明の焼却灰の処理方法は、伝熱材で仕切られた被処理物の往路と復路を備える加熱装置を用いて、加熱装置内で焼却灰を移動させながら加熱してその焼却灰に含まれる有機塩素化合物を分解するものである。本実施形態では、図1に示すように、加熱装置10が、内筒20と外筒11の間に被処理物の往路を備え、その内筒20の内部に処理物の復路を備える横型回転加熱装置であり、復路の後段側から往路の前段側へと、空気等のガスを流通させながら処理を行う例を示す。
【0021】
本発明の処理方法では、まず往路の前段側の領域で処理物との熱交換により焼却灰を予熱する。用いられる焼却灰としては、都市ごみなどの一般廃棄物や産業廃棄物等を焼却した際に生じる焼却灰(集じん飛灰を含む)が使用できる。焼却灰は、例えば貯留ホッパ1に貯留され、定量切出装置によって所定量が加熱装置10の導入口12aから供給される。供給された焼却灰は、供給管12を外筒11側へと移動して外筒11の導入部11aを経て更に外筒11の他端側へ移動する。このような往路の前段側の領域で、内筒20の内部を移動する処理物と熱交換させることにより、焼却灰を予熱することができる。なお、熱交換を行う領域は保温材13で被覆してもよい。
【0022】
次いで、その焼却灰を前記往路の後段側及び前記復路の前段側の何れかの領域で400〜500℃にて加熱する。当該加熱処理によりダイオキシン類の分解率を95%以上とすることも可能である。加熱温度が400℃未満では、処理物が冷却時に徐冷される際にダイオキシン類の再合成が起こり易くなる。また、500℃を超えると、処理物の融解や固着等が起こり易く、エネルギー的にも不利になり易い。
【0023】
加熱は外筒11の外周近傍に配置された加熱手段14により行うことができる。加熱手段14としては電気ヒータ、燃焼型ヒータ、ガス供給ヒータなどが使用できるが、設備全体を簡易化、小型化する上で電気ヒータが好ましい。また、加熱手段14の形成する部分の周囲にも、保温材15を設けるのが好ましい。
【0024】
焼却灰は、加熱手段14により加熱されながら外筒11の他端側へ移動した後、内筒20の開口部21から内部へ移動され、更に加熱されながら内筒20の排出部22側へと移動する。
【0025】
加熱後の処理物は復路の後段側の領域で焼却灰との熱交換により冷却される。熱交換による焼却灰の予熱及び処理物の冷却は、原料焼却灰と排出処理物との温度差が200℃以内となるのが好ましく、100℃以内となるのが更に好ましい。また、冷却後の排出処理物の温度が250℃以下となるのが好ましく、200℃以下となるのがより好ましい。熱交換される熱量は、処理量、滞留時間、伝熱面積等によって決定することができる。
【0026】
本実施形態では、内筒20が往路と復路を仕切る伝熱材となるが、このような伝熱材としては、金属材料、セラミックスなどが使用でき、特に加工性の面から金属材料が好ましい。また、内筒20の外周面又は内周面に形成される攪拌羽根等も伝熱機能を有するため、同様の伝熱材で構成されるのが好ましい。
【0027】
予冷後の処理物は、内筒20の排出部22から排出される。内筒20から排出された処理物は、一端貯留された後又は連続的に系外に排出されるが、本発明では、十分な冷却が行えるため、付加的な冷却装置を不要にすることも可能である。また、条件にもよるが、従来の熱交換を行わない焼却灰の処理装置と比較してエネルギー消費量(例えば消費電力)を1/2〜1/3とすることも可能である。本発明の処理方法における焼却灰の温度プロフィールとしては、例えば加熱手段14の設定温度を500℃にする場合、外筒11の導入部11aにおける焼却灰が約90℃、外筒11の加熱手段14内側の直前で約230℃、内筒20の開口部21近傍で約430℃、内筒20の加熱手段14内方の直後で約330℃、導入部11a近傍の内筒20内側で約120℃である。なお、本発明の処理方法によると、例えば100〜1000kgの焼却灰を処理することができる。
【0028】
本実施形態では、焼却灰の復路の後段側から往路の前段側へと、空気もしくは不活性ガス又はそれらの混合ガスを流通させながら処理を行う。流通ガスとしては、コスト等の点から空気が最も好ましい。
【0029】
流通ガスの方向は逆方向でもよいが、前述したように発生する金属塩化物による処理物の固着の問題を解消する観点より、上記の流通方向が好ましい。金属塩化物としては、ナトリウム、カルシウム、カリウム等の塩化物が特に問題となり易い。
【0030】
具体的な流通経路は、まず、大気中、又は窒素ガスボンベ、窒素発生装置等のから供給されるガスを、内筒20の排出部22から導入して内筒20の内部空間を流通させ、内筒20の開口部21を経由させて、内筒20と外筒11との間の空間を更に流通させ、外筒11の導入部11aおよび供給管12の導入口12aを経由させて加熱装置10から排出させる。その後、バグフィルタ16に供給して集塵した後、コンデンサ17に供給して水銀等をドレンとして回収除去する。コンデンサ17には冷却用の冷却水等が供給、排出される。コンデンサ17の下流側には排気ファン18が設けられ、吸引した排ガスは、大気放出せずに、例えば焼却炉又は集じん装置BHなどに供給するのが好ましい。排ガスには微量のダイオキシン類や一酸化炭素などの未燃ガスが含まれるためである。
【0031】
次に、本発明の焼却灰の処理装置について説明する。本発明の焼却灰の処理装置は、本発明の処理方法に好適に使用できるものであり、特に、処理物の炉壁への固着が生じにくく、処理物等の攪拌も良好に行える装置である。
【0032】
本発明の処理装置は、図2に示すように、回転軸線Oがほぼ水平な外筒11と、その内部に配設され外筒11と略同一の回転軸線Oにて相対回転可能な内筒20と、外筒11の外周近傍に配置された加熱手段14と、回転駆動手段30とを備える。
【0033】
外筒11は、その一端に焼却灰の導入部11aを有し、他端が閉鎖されている。導入部11aにはシール部Sを介して供給管12が接続され、供給管12の上流側には灰の導入口12aが設けられている。外筒11の導入部11aの近傍には回転支持のためのフランジ部11bが設けられており、その部分から外筒11の長手中央の位置までの外周面には保温材13が設けられている。
【0034】
外筒11の他端は、環状部材で閉鎖され、その内側には保温材11cが設けられている。環状部材には軸管19が接続され、軸管19が支持機構33で回転自在に支持されている。この支持機構33は軸受けが内装されており、内筒20も回転自在に支持されている。また、軸管19には、回転駆動のためのスプロケット19aが設けられている。
【0035】
内筒20は、外筒11の他端の近傍に開口部21を有し、他の端部に処理物の排出部22を有する。また、排出部22側には、外筒11内部に配置される部分20aより径の小さい小径管部20bが接続されている。
【0036】
図2〜図4に示すように、内筒20のうち外筒11内部に配置される部分20aには、その外周面から外筒11の内周面近傍まで立設しつつ軸線方向に沿って延びる複数(図の例では2枚)の仕切羽根23が設けられている。仕切羽根23は、外筒11と内筒20の間の空間を区分するように、外筒11の両端付近まで延びている。この仕切羽根23は平板である必要はなく、若干ねじれた形状であってもよい。
【0037】
また、内筒20には軸線方向に対して傾斜して開口部21近傍まで配設される複数のガイド羽根24,25を有する。ガイド羽根24,25の端縁は部分的に外筒11の内周面から離間しており、これにより仕切羽根23で区分された複数の軸線方向空間の軸線方向の連通を許容する。ガイド羽根24とガイド羽根25の傾斜方向は複数(図の例では2つ)の軸線方向空間について略回転対称としてあり、これにより回転駆動手段30により導入した焼却灰を他端側へ移送することができる。
【0038】
つまり、矢印A1の向きに内筒20が回転する際、図3の紙面の裏側に焼却灰が位置する時は軸線方向の移動は殆ど起こらず、図3の紙面の表側に焼却灰が位置する時は、焼却灰がガイド羽根24を伝って矢印A2の向き(軸線方向に対して傾斜した方向)に落下(その際の転動攪拌効果が大きい)し、軸線方向の移動が起こり、その後の回転で落下した焼却灰が下流側のガイド羽根24で同様にすくい取られて、順次軸線方向に移送される。従って、ガイド羽根24の拡径部24aは、内筒20の外周面から外筒11の内周面近傍まで立設するのが好ましく、しかも仕切羽根23との間に間隙を有しないのが好ましい。
【0039】
本発明の処理装置では、内筒20の内部に、開口部21から導入した処理物を排出部22へと移送する移送手段を有する。本実施形態では、この移送手段が、内筒20の内部空間を複数に仕切る仕切壁31と、その仕切壁31で区分された複数の内部空間の軸線方向の連通を許容しつつ軸線方向に対して傾斜して配設される複数のガイド板26,27とを有する例を示す。ガイド板26とガイド板27の傾斜方向は複数(図の例では2つ)の内部空間について略回転対称としてあり、前述と同様の移送機構によって、内筒20の回転により開口部21より導入した処理物を排出部22側へ移送することができる。
【0040】
内筒20の開口部21側には、軸管28が接続され、支持機構33で外筒11と共に支持されている。軸管28と軸管19との間はシール部Sを有する。この軸管28には、熱伝対などのセンサ類を挿通することができ、更に同様に、仕切壁31に挿通管を設けることも可能である。
【0041】
一方、小径管部20bの外周面には、スクリュー状の羽根34を備え、供給管12の導入口12aから供給された焼却灰は、内筒20の回転によって、外筒11側へと移送される。小径管部20bの内部にも軸36に形成されたスクリュー状の羽根35を備え、外筒11側から導入された処理物は、内筒20の回転によって、排出部22側へと移送される。供給管12の外周には保温材が設けられていないため、排出部22から排出される処理物の温度をより低温にするのに有利になる。逆に保温材13を設けた部分では焼却灰の予熱温度を高める上で有利になる。
【0042】
また、小径管部20bには、回転駆動のためのスプロケット37が設けられている。スプロケット37の両側には、供給管12とのシール部Sと取出部38とのシール部Sとを有する。
【0043】
加熱手段14は、外筒11の他端側の外周近傍に配置される。その際、外筒11と固定して同時に回転させてもよいが、加熱の均一性を高める上で、回線させずに固定する方が好ましい。加熱手段14はヒータ部14a、内側保温材14b、外側保温材14cなどで構成される。
【0044】
回転駆動手段30は、外筒11と内筒20とを異なる速度で回転させるものである。本実施形態では、外筒11をスプロケット19aにより、また 内筒20をスプロケット37により、電動モータ等でチェーン駆動することで、両者を回転駆動する。回転支持は、フランジ部11b、支持機構33などで行っている。外筒11と内筒20との回転の速度差は、処理物の固着を防止する上で、内筒20の回転速度の、10〜50%が好ましい。
【0045】
内筒20の排出部22から排出された処理物は、取出部38を経由して取り出される。取出部38には流通ガスの導入口39が設けられており、導入された流通ガスは、内筒20の排出部22から開口部21を経て、外筒11、供給管12を経て焼却灰の導入口12から排出される。
【0046】
[他の実施形態]
以下、本発明の他の実施の形態について説明する。
【0047】
(1)前述の実施形態では、本発明の処理方法を、内筒と外筒の間に前記被処理物の往路を備え、その内筒の内部に前記復路を備える横型回転加熱装置を用いて行う例を示したが、他の形式の横型回転加熱装置や回転加熱装置以外の装置も使用できる。
【0048】
例えば、前記往路と復路との内外で逆転させたり、1重管の内部を2つの空間に仕切って各空間が往路と復路になるように、前述したガイド板を軸線方向に対して略同じ向きに傾斜させた回転加熱装置を用いてもよい。また、伝熱材で仕切られた往路と復路とに別個に逆方向の移送機構を設けたような非回転式の加熱装置を用いてもよい。
【0049】
(2)前述の実施形態では、本発明の処理方法を、処理物の復路の後段側から被処理物の往路の前段側へと、流通ガスを流通させながら処理を行う例を示したが、ガスを流通させずに行ってもよく、また、流通ガスを循環させながら処理を行ってもよい。更に、内筒11の軸管28を介して流通ガスを導入し、焼却灰の往路と処理物の復路とに分けて流通させてもよい。
【0050】
(3)前述の実施形態では、本発明の処理装置の移送手段が、内筒の内部空間を複数に仕切る仕切壁と複数のガイド板とで構成された例を示したが、回転体を別途内挿して独自の回転により移送するような移送手段としてもよい。例えば回転駆動させる回転軸にスクリュー状、又はプロペラ状の羽根を設けたもの等が挙げられる。
【0051】
(4)その他、駆動機構、駆動源、回転支持機構、保温材、加熱手段、加熱源などは、同様の回転加熱装置に使用されるものがいずれも適用できる。
【0052】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【0053】
実施例1
図1〜図4に示す処理装置を用い、原料温度:20℃、原料投入量:10kg/hr、パージガス:空気、パージガス流通量:5Nm3 /hr、装置内の灰の平均滞留時間:1.0時間の条件で都市ごみ焼却処理施設のバグフィルタ捕集灰(ダイオキシン類の濃度は表1のとおり)を灰温度406〜483℃(ヒータ温度400〜550℃)で加熱脱塩素化処理した。処理装置から約120℃で排出された処理物について、ガスクロマトグラフィー質量分析計によってSIM法で、PCDDs,PCDFsを測定し、そのトータル量と毒性等価濃度とから各々について原料灰に対する分解率を求めた。その結果を表1に示す。
【0054】
比較例1
実施例1において、加熱処理時の灰温度を344℃に変える以外は、全て同じ条件で加熱脱塩素化処理を行い、処理物について分解率を求めた。その結果を表1に示す。
【0055】
【表1】
表1の結果が示すように、実施例1では400〜500℃の処理温度において、熱交換による冷却時の再合成も殆どなく、97%以上の分解率が得られた。これに対して、344℃で加熱処理した比較例1では、分解率が約40%になっており、加熱温度、流通ガス、滞留時間等を条件を考慮すると、熱交換による冷却時に再合成が生じたとために分解率が低下したと考えられる。
【0056】
実施例2
実施例1において、ヒータ温度を500℃に固定し、滞留時間を0.5〜3時間に変える以外は、実施例1と全て同じ条件で加熱脱塩素化処理を行い、処理物(排出時の温度120℃)について分解率を求めた。その結果を表2に示す。
【0057】
【表2】
表2の結果が示すように、実施例2では、何れの条件でも熱交換による冷却時の再合成が殆どなく、高い分解率が得られ、特に1.0時間以上の滞留時間においては99%以上の分解率が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる焼却灰の処理装置の一例を示す概略構成図
【図2】本発明の焼却灰の処理装置の一例を示す正面視断面図
【図3】本発明の焼却灰の処理装置の一例の要部を示す部分破断した斜視図
【図4】本発明の焼却灰の処理装置の一例の要部を示す側面視断面図
【図5】従来の焼却灰の処理装置を一部断面で示した正面図
【符号の説明】
11 外筒
11a 導入部
14 加熱手段
20 内筒
21 開口部
22 排出部
23 仕切羽根
24 ガイド羽根
25 ガイド羽根
26 ガイド板
27 ガイド板
30 回転駆動手段
31 仕切壁
O 回転軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating incineration ash (including dust collection fly ash, etc.) generated when incinerating municipal waste, industrial waste, etc., and an incineration ash treatment apparatus particularly suitable for the treatment, and is included in the incineration ash This is useful as a technique for reducing harmful organic chlorine compounds.
[0002]
[Prior art]
Organochlorine compounds that are harmful to the human body, such as highly toxic aromatic chlorinated compounds such as PCDD (polychlorinated dibenzodioxin) and PCDF (polychlorinated dibenzofuran), are used as secondary products during incineration. It is known to be produced and pollute the environment (K. Olieetal, Chemosphere, 6, 455 (1977), etc.). It has also been pointed out that the organochlorine compound is mixed in the incineration ash discharged from the electrostatic precipitator (EP) and other dust removing devices attached to the waste incineration facility. If incinerated ash contains PCDD, PCDF, or the like, for example, when the incinerated ash is used for landfill, there is a risk that it will return to the human body, animals and plants through leachate, etc. and adversely affect it.
[0003]
As a device for reducing the organic chlorine compounds in the incineration ash, a horizontal incineration ash heat dechlorination device having a screw rotation shaft, such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-275184, is known. FIG. 5 is an explanatory diagram of such a conventional heat dechlorination treatment apparatus. This apparatus includes an apparatus
[0004]
JP-A-6-312172 discloses incineration ash collected from a waste incineration facility in a heating apparatus in order to provide a method and apparatus for incineration ash that can always obtain a high dechlorination rate stably. In the incineration ash treatment method for decomposing organochlorine compounds contained in the incineration ash by heating while moving, incineration while purging the inside of the heating device by forming an air flow opposite to the moving direction of the incineration ash A method for heating ash to 300 ° C. or higher is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a heating device such as the above publication is used, it is necessary to preheat the incinerated ash that is the raw material, cool the processed material, etc., which is disadvantageous in terms of energy, and the entire facility is likely to be complicated and large. Moreover, when cooling a processed material under an air flow, unless temperature conditions etc. are controlled appropriately, there exists a problem that dioxins are re-synthesized from a decomposition product.
[0006]
On the other hand, JP-A-2001-25735 discloses a method for decomposing dioxins in ash in the presence of oxygen at 400 to 550 ° C., but when incineration ash is heat-treated at such a high temperature, In the processing apparatus as described in the above publication and a general rotary heating furnace, the difficulty of sticking the processed material to the furnace wall and stirring is likely to be a problem, and problems are likely to occur in terms of maintenance and processing efficiency. In other words, general dust collection fly ash has a high calcium chloride content, and further contains cadmium, lead, zinc, etc., so the melting point of fly ash is lower than the heating temperature, and the treated product adheres to the furnace wall, etc. Is likely to occur.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for treating incinerated ash that is advantageous in terms of energy, saves space, and is difficult to re-synthesize dioxins. It is another object of the present invention to provide an incineration ash treatment apparatus that can be suitably used in this treatment method, and that prevents the treated product from sticking to the furnace wall, and that can satisfactorily stir the treated product.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the inventors conceived to preheat incinerated ash by heat exchange in the heating device and cool the processed material, and even in that case, the heat treatment is performed at a temperature higher than usual. The present inventors have found that dioxins are less likely to be re-synthesized at the time of cooling the product, and have completed the present invention.
[0009]
That is, the incineration ash treatment method of the present invention is an incineration ash treatment method in which the incineration ash is decomposed by heating the incineration ash while moving the incineration ash in the heating device, and is partitioned by the heat transfer material. Equipped with outbound and return routes A horizontal rotary heating device having a forward path of the workpiece between the inner cylinder and the outer cylinder, and having the return path inside the inner cylinder, and rotating the outer cylinder and the inner cylinder at different speeds. Then, scrape the processed material adhering to the inner surface of the outer cylinder with the blades standing from the inner cylinder. After preheating the incinerated ash by heat exchange with the processed material in the region on the upstream side of the forward path using a heating device, the incinerated ash is added to the area on either the downstream side of the forward path or the upstream side of the return path. It heats at -500 degreeC, Then, the processed material is cooled by heat exchange with incinerated ash in the area | region of the back | latter stage of the said return path, It is characterized by the above-mentioned.
[0011]
Further, it is preferable to perform the treatment while circulating air, an inert gas, or a mixed gas thereof from the rear stage side of the return path to the front stage side of the forward path.
[0012]
On the other hand, the incineration ash treatment apparatus of the present invention has an incineration ash introduction part at one end and an outer cylinder whose rotation axis is almost horizontal with the other end closed, and an opening near the other end. An inner cylinder that is relatively rotatable about the same rotation axis as the outer cylinder having a processed product discharge portion at an end of the outer cylinder, a heating means disposed near the outer periphery of the other end of the outer cylinder, and the outer cylinder An incineration ash treatment apparatus comprising a rotation driving means capable of rotating a cylinder and the inner cylinder at different speeds, wherein the inner cylinder stands from its outer peripheral surface to the vicinity of the inner peripheral surface of the outer cylinder. A plurality of partitioning blades extending along the axial direction and a plurality of axial spaces partitioned by the partitioning blades are disposed up to the vicinity of the opening while being inclined with respect to the axial direction while allowing communication in the axial direction. A plurality of guide vanes, and the inclination direction of the guide vanes is substantially rotated about the plurality of axial spaces. The ash introduced by the rotary drive means as the symmetric and can be transferred to the other end side, in the interior of the inner cylinder, having a transfer means for transferring the treated product is introduced from the opening to the discharge section.
[0013]
In the above, the transfer means is inclined with respect to the axial direction while permitting communication in the axial direction between the partition wall partitioning the inner space of the inner cylinder into a plurality of spaces and the plurality of internal spaces partitioned by the partition wall. A plurality of guide plates disposed, and a treatment product introduced from the opening by rotation of the inner cylinder, with the inclined direction of the guide plates being substantially rotationally symmetric with respect to the plurality of internal spaces, toward the discharge portion. It is preferable to be transportable.
[0014]
[Function and effect]
According to the method for treating incineration ash of the present invention, the incineration ash is obtained by exchanging heat with the treated product in a region on the upstream side of the forward path using a heating device having a forward path and a return path of the object to be treated partitioned by a heat transfer material. The incinerated ash is heat-treated in any region on the downstream side of the forward path and the upstream side of the return path, and then the processed product is subjected to heat exchange with the incinerated ash in the area on the downstream side of the return path. Since it cools, the preheating of the incinerated ash which is a raw material, the cooling of a processed material, etc. become unnecessary. Moreover, since heat processing is performed at 400-500 degreeC, as the result of an Example shows, even if a processed material is cooled slowly at the time of cooling, it becomes difficult to re-synthesize dioxins. As a result, it is possible to provide a method for treating incinerated ash that is advantageous in terms of energy, saves space, and is difficult to re-synthesize dioxins.
[0015]
The heating device is a horizontal rotary heating device that includes a forward path of the object to be processed between an inner cylinder and an outer cylinder and includes the return path inside the inner cylinder, and the outer cylinder and the inner cylinder are moved at different speeds. When rotating and scraping the processed material adhering to the inner surface of the outer cylinder with the blades standing from the inner cylinder, the heat of the processed material moving in the return path inside the inner cylinder transfers heat to the incineration ash moving in the surrounding forward path In doing so, there is little heat loss and the preheating of the incinerated ash and the cooling of the treated product can be performed efficiently. Moreover, the problem of sticking of a processed material can be solved by scraping the processed material adhering to the inner surface of the outer tube with a blade standing from the inner tube.
[0016]
When the treatment is performed while circulating air or an inert gas or a mixed gas thereof from the rear stage side of the return path to the front stage side of the forward path, the trace component of the generated metal chloride is in contact with the processed material in a high temperature state. Therefore, it is difficult to cause a melting point drop due to the condensation, and it is difficult for the processed material to adhere to the apparatus wall surface.
[0017]
On the other hand, according to the incineration ash treatment apparatus of the present invention, the partition blades are divided by the partition blades extending along the axial direction while standing from the outer peripheral surface of the inner tube to the vicinity of the inner peripheral surface of the outer tube. A plurality of guide blades that are inclined to the axial direction while allowing the communication in the axial direction of the plurality of axial spaces, and are arranged to the vicinity of the opening, and the inclination direction of the guide blades Since the axial space is substantially rotationally symmetric, the incinerated ash introduced by the rotation driving means can be transferred to the other end side while stirring and rolling. And since the heating means is disposed in the vicinity of the outer periphery on the other end side of the outer cylinder, the organic chlorine compound contained in the incinerated ash is decomposed on the other end side of the outer cylinder and the inner cylinder in the vicinity thereof. Can do. Further, since the inside cylinder has a transfer means for transferring the processed material introduced from the opening to the discharge portion, heat exchange between the high-temperature processed material transferred to the discharge portion and the raw material incineration ash is performed. Can be efficiently performed via the inner cylinder. Further, the inner cylinder having partition blades standing up to the vicinity of the inner peripheral surface of the outer cylinder can be rotated relative to the outer cylinder, and includes rotational drive means that can rotate both at different speeds. Adherence can be suitably scraped off by the partition blades from the inner peripheral surface of the outer cylinder where adhesion is likely to be a problem. As a result, it is possible to provide an incineration ash treatment apparatus that can be suitably used in the treatment method of the present invention, and that the treated product is less likely to stick to the furnace wall, and that the treated product can be well stirred.
[0018]
The transfer means is arranged to be inclined with respect to the axial direction while allowing the partition wall partitioning the inner space of the inner cylinder into a plurality and the plurality of inner spaces partitioned by the partition wall in the axial direction. A plurality of guide plates, and the treatment product introduced from the opening by rotation of the inner cylinder with the inclined direction of the guide plates being substantially rotationally symmetric with respect to the plurality of internal spaces can be transferred to the discharge portion side. In this case, the processed product can be transferred to the discharge portion side while stirring and rolling only by rotating the inner cylinder by the partition wall and the guide plate. Therefore, it is not necessary to separately provide a rotating body and its driving means inside the inner cylinder, and maintenance and space saving can be further improved.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an example of a processing apparatus of the present invention. In addition, the broken line in a figure shows the flow of gas, and the continuous line has shown solid flows, such as incineration ash.
[0020]
The incineration ash treatment method of the present invention includes a heating device having a forward path and a return path of an object to be treated partitioned by a heat transfer material, and is heated while moving the incineration ash in the heating apparatus and is included in the incineration ash It decomposes organic chlorine compounds. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
[0021]
In the treatment method of the present invention, first, the incinerated ash is preheated by heat exchange with the treated product in the region on the upstream side of the forward path. As the incineration ash used, incineration ash (including dust collection fly ash) generated when incineration of general waste such as municipal waste or industrial waste can be used. The incinerated ash is stored in, for example, the storage hopper 1 and a predetermined amount is supplied from the
[0022]
Next, the incinerated ash is heated at 400 to 500 ° C. in any region on the downstream side of the forward path and the upstream side of the backward path. By the heat treatment, the decomposition rate of dioxins can be 95% or more. When the heating temperature is less than 400 ° C., the dioxins are easily re-synthesized when the treated product is gradually cooled during cooling. Further, when the temperature exceeds 500 ° C., the processed product is likely to be melted and fixed, which is disadvantageous in terms of energy.
[0023]
Heating can be performed by the heating means 14 disposed in the vicinity of the outer periphery of the
[0024]
The incinerated ash is moved to the other end side of the
[0025]
The processed product after heating is cooled by heat exchange with the incinerated ash in a region on the rear stage of the return path. The preheating of the incinerated ash and the cooling of the processed product by heat exchange are preferably performed so that the temperature difference between the raw material incinerated ash and the discharged processed product is within 200 ° C, more preferably within 100 ° C. Moreover, it is preferable that the temperature of the discharged processed product after cooling is 250 ° C. or lower, and more preferably 200 ° C. or lower. The amount of heat exchanged can be determined by the throughput, residence time, heat transfer area, and the like.
[0026]
In the present embodiment, the
[0027]
The processed material after pre-cooling is discharged from the
[0028]
In the present embodiment, the treatment is performed while air, an inert gas, or a mixed gas thereof is circulated from the downstream side of the return path of the incineration ash to the upstream side of the forward path. The circulating gas is most preferably air from the viewpoint of cost and the like.
[0029]
Although the direction of the flow gas may be the reverse direction, the flow direction described above is preferable from the viewpoint of solving the problem of the sticking of the processed material due to the metal chloride generated as described above. As metal chlorides, chlorides such as sodium, calcium and potassium are particularly problematic.
[0030]
Specifically, first, a gas supplied from the atmosphere or a nitrogen gas cylinder, a nitrogen generator, or the like is introduced from the
[0031]
Next, the incineration ash treatment apparatus of the present invention will be described. The incineration ash processing apparatus of the present invention can be suitably used in the processing method of the present invention, and in particular, is an apparatus that hardly adheres to the furnace wall of the processed product and can satisfactorily stir the processed product. .
[0032]
As shown in FIG. 2, the processing apparatus according to the present invention includes an
[0033]
The
[0034]
The other end of the
[0035]
The
[0036]
As shown in FIGS. 2 to 4, a
[0037]
In addition, the
[0038]
That is, when the
[0039]
In the processing apparatus of the present invention, the
[0040]
A
[0041]
On the other hand, a screw-shaped
[0042]
Further, the small diameter pipe portion 20b is provided with a
[0043]
The heating means 14 is disposed near the outer periphery on the other end side of the
[0044]
The rotation drive means 30 rotates the
[0045]
The processed product discharged from the
[0046]
[Other Embodiments]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described.
[0047]
(1) In the above-described embodiment, the processing method of the present invention is performed using a horizontal rotary heating apparatus that includes the forward path of the workpiece between the inner cylinder and the outer cylinder, and includes the return path inside the inner cylinder. Although the example which performs is shown, apparatuses other than a horizontal type | mold rotary heating apparatus and rotary heating apparatus of another type can also be used.
[0048]
For example, the guide plate described above is arranged in substantially the same direction with respect to the axial direction so as to reverse the inside and outside of the forward path and the return path, or to partition the inside of the single pipe into two spaces and each space becomes the forward path and the return path. You may use the rotating heating apparatus inclined in the direction. Moreover, you may use the non-rotation type heating apparatus which provided the transfer mechanism of the reverse direction separately in the outward path | route and the backward path | route partitioned with the heat-transfer material.
[0049]
(2) In the above-described embodiment, the processing method of the present invention has been described with reference to an example in which the processing gas is circulated from the downstream side of the return path of the processed material to the upstream side of the outbound path of the workpiece. The treatment may be performed without circulating the gas, or the treatment may be performed while circulating the circulating gas. Furthermore, a circulation gas may be introduced through the
[0050]
(3) In the above-described embodiment, the example in which the transfer unit of the processing apparatus of the present invention is configured by the partition wall that partitions the inner space of the inner cylinder into a plurality and a plurality of guide plates has been described. It is good also as a transfer means which interpolates and transfers by original rotation. For example, the thing which provided the screw-like or propeller-like blade | wing on the rotating shaft to rotate is mentioned.
[0051]
(4) In addition, any drive mechanism, drive source, rotation support mechanism, heat insulating material, heating means, heating source, etc. that are used in the same rotation heating apparatus can be applied.
[0052]
【Example】
Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below.
[0053]
Example 1
1 to 4, raw material temperature: 20 ° C., raw material input amount: 10 kg / hr, purge gas: air, purge gas flow rate: 5 Nm Three / Hr, average residence time of ash in the equipment: Bag filter collected ash (dioxin concentration is as shown in Table 1) of municipal waste incineration facility under the condition of 1.0 hour. Heat dechlorination treatment was performed at a temperature of 400 to 550 ° C. PCDDs and PCDFs are measured by SIM method using a gas chromatography mass spectrometer for the processed product discharged at about 120 ° C from the processing equipment, and the decomposition rate for raw ash is determined for each from the total amount and the toxic equivalent concentration. It was. The results are shown in Table 1.
[0054]
Comparative Example 1
In Example 1, except that the ash temperature during the heat treatment was changed to 344 ° C., the heat dechlorination treatment was performed under the same conditions, and the decomposition rate was obtained for the treated product. The results are shown in Table 1.
[0055]
[Table 1]
As shown in the results of Table 1, in Example 1, at a treatment temperature of 400 to 500 ° C., there was almost no resynthesis during cooling by heat exchange, and a decomposition rate of 97% or more was obtained. On the other hand, in Comparative Example 1 heat-treated at 344 ° C., the decomposition rate is about 40%, and when the heating temperature, flow gas, residence time, etc. are taken into consideration, resynthesis is possible during cooling by heat exchange. It is thought that the decomposition rate decreased because it occurred.
[0056]
Example 2
In Example 1, except that the heater temperature is fixed at 500 ° C. and the residence time is changed to 0.5 to 3 hours, the heat dechlorination treatment is performed under the same conditions as in Example 1, and the processed product (at the time of discharge) The decomposition rate was determined for a temperature of 120 ° C. The results are shown in Table 2.
[0057]
[Table 2]
As shown in the results of Table 2, in Example 2, there was almost no resynthesis during cooling by heat exchange under any conditions, and a high decomposition rate was obtained, especially 99% in a residence time of 1.0 hour or more. The above decomposition rate was obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an incineration ash treatment apparatus used in the present invention.
FIG. 2 is a front sectional view showing an example of the incineration ash treatment apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a partially broken perspective view showing a main part of an example of the incineration ash treatment apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a side cross-sectional view showing the main part of an example of the incineration ash treatment apparatus of the present invention
FIG. 5 is a front view of a conventional incineration ash treatment apparatus partially shown in cross section.
[Explanation of symbols]
11 outer cylinder
11a Introduction
14 Heating means
20 inner cylinder
21 opening
22 Discharge section
23 partition blade
24 guide vanes
25 guide vanes
26 Guide plate
27 Guide plate
30 Rotation drive means
31 partition wall
O rotation axis
Claims (4)
伝熱材で仕切られた被処理物の往路と復路を備えており、内筒と外筒の間に前記被処理物の往路を備え、その内筒の内部に前記復路を備える横型回転加熱装置であり、その外筒と内筒とを異なる速度で回転させて、外筒内面に付着する処理物を内筒から立設する羽根で掻きとる加熱装置を用いて、
その往路の前段側の領域で処理物との熱交換により焼却灰を予熱した後、その焼却灰を前記往路の後段側及び前記復路の前段側の何れかの領域で400〜500℃にて加熱し、次いでその処理物を前記復路の後段側の領域で焼却灰との熱交換により冷却することを特徴とする焼却灰の処理方法。In the incineration ash treatment method of decomposing organochlorine compounds contained in the incineration ash by heating while moving the incineration ash in the heating device,
Forward and reverse passes of Bei Eteori of the workpiece partitioned by the heat transfer material, comprising a forward path of the object to be treated between the inner cylinder and the outer cylinder, horizontal rotary heating device comprising the return to the inside of the inner cylinder Using a heating device that rotates the outer cylinder and the inner cylinder at different speeds, and scrapes the processed material adhering to the inner surface of the outer cylinder with blades standing from the inner cylinder ,
After preheating the incineration ash by heat exchange with the processed material in the area on the front side of the forward path, the incineration ash is heated at 400 to 500 ° C. in any area on the rear stage side of the forward path and the front stage side of the return path. Then, the treated product is cooled by heat exchange with the incinerated ash in a region on the downstream side of the return path, and a method for treating the incinerated ash is provided.
前記内筒は、その外周面から前記外筒の内周面近傍まで立設しつつ軸線方向に沿って延びる複数の仕切羽根と、その仕切羽根で区分された複数の軸線方向空間の軸線方向の連通を許容しつつ軸線方向に対して傾斜して前記開口部近傍まで配設される複数のガイド羽根とを有し、そのガイド羽根の傾斜方向を前記複数の軸線方向空間について略回転対称として前記回転駆動手段により導入した焼却灰を他端側へ移送可能とし、前記内筒の内部には、前記開口部から導入した処理物を前記排出部へと移送する移送手段を有する焼却灰の処理装置。An outer cylinder in which an incineration ash introduction part is provided at one end and the other end is closed and the rotation axis is substantially horizontal, and an opening is provided in the vicinity of the other end, and a discharge part for processed material is provided at the other end. The inner cylinder that can rotate relative to the outer cylinder at substantially the same rotation axis, the heating means disposed near the outer periphery of the other end of the outer cylinder, and the outer cylinder and the inner cylinder can be rotated at different speeds. An incineration ash treatment device comprising a rotational drive means,
The inner cylinder has a plurality of partition blades extending in the axial direction while standing up from the outer peripheral surface to the vicinity of the inner peripheral surface of the outer cylinder, and an axial direction of a plurality of axial spaces divided by the partition blades. A plurality of guide blades that are inclined to the axial direction while allowing communication, and are arranged to the vicinity of the opening, and the inclination direction of the guide blades is substantially rotationally symmetric with respect to the plurality of axial spaces. The incineration ash treatment apparatus having transfer means for transferring the incinerated ash introduced by the rotation driving means to the other end side, and transferring the processed material introduced from the opening to the discharge portion inside the inner cylinder. .
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